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ACTUALIZACIÓN DEL BANCO DE ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO DEL 
LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA USTA TUNJA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CHISTIAN ANDERSON PARRA LAMUS 
ANDRES FELIPE BARAHONA RUIZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS, SECCIONAL TUNJA 
DIVISIÓN DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
TUNJA, BOYACÁ 
2020 
ACTUALIZACIÓN DEL BANCO DE ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO DEL 
LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA USTA TUNJA 
 
 
 
 
 
 
 
 
CHISTIAN ANDERSON PARRA LAMUS 
ANDRÉS FELIPE BARAHONA RUIZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero 
Mecánico 
 
 
 
 
 
 
 
 
DIRECTOR 1: ING. FABIÁN LEONARDO HIGUERA 
DIRECTOR 2: ING. GERMAN ANDRÉS GUTIÉRREZ 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS, SECCIONAL TUNJA 
 DIVISIÓN DE INGENIERÍAS Y ARQUITECTURA 
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA 
TUNJA, BOYACÁ 
2020 
Nota de aceptación: 
El trabajo de grado titulado “Actualización del banco de accionamiento eléctrico del 
laboratorio de ingeniería mecánica USTA Tunja” Realizado por los estudiantes 
Chistian Anderson Parra Lamus y Andrés Felipe Barahona Ruiz, cumple con los 
requisitos para optar por el título de Ingeniero Mecánico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
______________________________ 
 Firma del presidente del jurado 
 
 
 
 
 
 
______________________________ 
 Firma del jurado 
 
 
 
 
 
 
 
______________________________ 
 Firma del jurado 
 
 
 
 
 
 
Tunja 23/11/2020 
DEDICATORIAS 
Dedico este proyecto a Dios que me dio la salud y sabiduría para afrontarlo de la 
mejor manera, pero principalmente a dos grandes personas, como son mi padre 
Hugo Barahona López y mi madre María Gloria Ruiz Torres que sin ellos y su gran 
sacrificio no hubiese tenido esta gran oportunidad y les debo todo, también a mis 
hermanos que siempre estuvieron apoyándome a seguir adelante, mil gracias y 
para ellos es esta titulación. 
 
Andrés Felipe Barahona Ruiz 
 
 
Dedico esta tesis principalmente a Dios que me dio la salud y sabiduría para poder 
llegar hasta acá, en segunda instancia quiero agradecerle a mi padre José Arcadio 
Parra Ruge y mi madre Abellareles Lamus Santamaría que sin su apoyo y 
sabiduría no hubiese tenido esta gran oportunidad en mi vida, a ellos les debo 
todo; también le dedico este proyecto a mis hermanas que siempre estuvieron 
apoyándome a seguir adelante en especial a mi hermana Catherine Parra Lamus 
que ha sido de gran importancia en mi crecimiento personal. 
 
Chistian Anderson Parra Lamus. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMIENTOS 
 
A Dios por brindarnos la vida, salud y capacidad para realizar nuestros estudios 
sin importar las adversidades que hubiésemos tenido. 
 
A nuestras familias y grandes amistades cercanas como lo es el Ing. Nicolas David 
Pamplona que de una u otra forma nos ayudaron en este proceso de estudios y en 
la culminación exitosa de nuestro proyecto de trabajo de grado. 
 
Al Ing. Fabián Higuera y al Ing. Germán Gutiérrez por su guía y asesoría, por 
brindarnos su experiencia y conocimiento a lo largo de este proyecto para la 
culminación exitosa y así obtener nuestro añorado título. 
 
A todos los docentes de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad 
Santo Tomás, seccional Tunja que fueron parte de nuestro proceso de aprendizaje 
compartiendo su gran conocimiento y experiencia durante toda nuestra carrera. 
 
 
Andrés Felipe Barahona Ruiz. 
Chistian Anderson Parra Lamus. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONTENIDO 
pág. 
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 3 
1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 4 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........................................................... 4 
1.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA ................................................................. 4 
1.3. HIPÓTESIS ................................................................................................... 5 
1.4. DELIMITACIÓN ............................................................................................. 5 
2. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................... 7 
3. OBJETIVO ..................................................................................................... 9 
3.1. OBJETIVO GENERAL................................................................................... 9 
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................... 9 
4. MARCO REFERENCIAL ............................................................................. 10 
4.1. ANTECEDENTES ....................................................................................... 10 
4.2. MARCO TEÓRICO ...................................................................................... 11 
4.2.1. Motor eléctrico. ............................................................................................ 11 
4.2.2. Plc. .............................................................................................................. 12 
4.2.3. Accionamientos eléctricos. ........................................................................... 13 
4.2.4. Neumática. ................................................................................................... 24 
5. METODOLOGÍA .......................................................................................... 33 
5.1. DIAGNOSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL ............................................ 34 
5.2. PROPUESTA DE MEJORAS E IMPLEMENTACIÓN.................................. 35 
5.2.1. Propuestas para el banco eléctrico e implementación. ................................ 35 
5.2.2 Propuestas para el banco neumático e implementación. .............................. 40 
5.2.3 Propuestas para soportes de anclaje e implementación. .............................. 41 
5.2.4. Propuesta e implementación del PLC portátil .............................................. 47 
5.3. DESARROLLO DE GUÍAS DE LABORATORIO ......................................... 62 
5.3.1 Guías para el banco el eléctrico. ................................................................... 63 
5.3.2 Guías para el banco neumático. ................................................................... 63 
6. RESULTADOS ............................................................................................ 64 
6.1. BANCO ELECTRICO. ................................................................................. 64 
6.2. MALETIN PORTATIL PLC .......................................................................... 66 
6.3. ELEMENTOS DE SUJECIÓN DE ACCIONAMIENTOS ELECTRICOS ...... 66 
CONCLUSIONES .................................................................................................. 68 
RECOMENDACIONES .......................................................................................... 69 
REFERENCIAS ..................................................................................................... 70 
ANEXOS ................................................................................................................ 72 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
pág. 
Figura 1. Motor eléctrico y sus partes .................................................................... 11 
Figura 2.. Diagrama generalizado de un PLC ........................................................ 13 
Figura 3. Pulsador .................................................................................................. 13 
Figura 4. SimbologíaNA y NC ............................................................................... 14 
Figura 5. Numeración que acompaña a los pulsadores ......................................... 14 
Figura 6. Tabla de código de colores de los pulsadores ........................................ 15 
Figura 7. Conmutador ............................................................................................ 16 
Figura 8. Diferencia entre interruptor y conmutable ............................................... 16 
Figura 9. Relé ........................................................................................................ 17 
Figura 10. Estructura y simbología de un relé........................................................ 17 
Figura 11. Esquema contactores ........................................................................... 18 
Figura 12. Nomenclatura de los contactores.......................................................... 19 
Figura 13. Relé temporizador ................................................................................. 19 
Figura 14. Esquema relé temporizador .................................................................. 20 
Figura 15. Esquema temporizador a la conexión ................................................... 20 
Figura 16. Esquema temporizador a la desconexión ............................................. 21 
Figura 17. Esquema temporizador a la conexión/desconexión .............................. 21 
Figura 18. Esquema lámparas de señalización ..................................................... 22 
Figura 19. Tabla de código de colores para lámparas de señalización ................. 22 
Figura 20. Diagrama de potencia .......................................................................... 23 
Figura 21. Diagrama de fuerza y de mando ........................................................... 24 
Figura 22. Esquema compresor ............................................................................. 25 
Figura 23. Esquema acumulador. .......................................................................... 26 
Figura 24. Esquema Filtro ...................................................................................... 27 
Figura 25. Esquema Lubricador. ............................................................................ 27 
Figura 26. Esquema regulador de presión ............................................................. 28 
Figura 27. Tipos de válvulas de dirección .............................................................. 29 
Figura 28. Esquema válvula anti retorno................................................................ 30 
Figura 29. Esquema válvula selectora ................................................................... 30 
Figura 30. Esquema válvula de simultaneidad....................................................... 31 
Figura 31. Esquema válvula reguladora de caudal ................................................ 31 
Figura 32. Esquema cilindro de simple efecto ....................................................... 32 
Figura 33. Esquema cilindro de doble efecto ......................................................... 32 
Figura 34. Análisis de la situación .......................................................................... 34 
Figura 35. Planeación de posibles bocetos............................................................ 35 
Figura 36. Boceto de la modificación del banco eléctrico ...................................... 35 
Figura 37. Estado antiguo del banco eléctrico ....................................................... 36 
Figura 38. Modelo CAD del montaje esperado ...................................................... 36 
Figura 39. Sistema móvil del banco eléctrico. ........................................................ 37 
Figura 40. Soporte anterior de motores. ................................................................ 38 
Figura 41. Nuevos soportes para motores. ............................................................ 38 
Figura 42. Mesa de trabajo plegable. ..................................................................... 39 
Figura 43. Estado antiguo de los elementos de sujeción. ...................................... 41 
Figura 44. Estado antiguo de los elementos de sujeción. ...................................... 42 
Figura 45. Montaje de Contactor con Contactos Auxiliares ................................... 43 
Figura 46. Montaje del Relé Térmico. .................................................................... 44 
Figura 47. Montaje de Pulsadores Normalmente Abiertos (NO) ............................ 44 
Figura 48. Montaje de Pulsadores Normalmente Cerrados (NC). .......................... 45 
Figura 49. Montaje de Lámparas de Señalización ................................................. 46 
Figura 50. Vista General Controlador Programable SIMATIC S7-1200 ................. 47 
Figura 51. Vista General Panel Touch HMI KTP600 Basic Color DP de 6” ........... 47 
Figura 52. Vista General Fuente de Alimentación SIMATIC PM1207 .................... 48 
Figura 53. Vista General Compact Switch Module SCM 1277 SIMATIC NET ....... 48 
Figura 54. PLC ....................................................................................................... 49 
Figura 55. Construcción maletín portátil................................................................. 49 
Figura 56. Distribución PLC en el maletín .............................................................. 50 
Figura 57. Maletín Portátil ...................................................................................... 50 
Figura 58. Interior del Maletín Portátil .................................................................... 51 
Figura 59. Espacios mínimos para conexión de PLC SIMATIC S7-1200............... 51 
Figura 60. Tablero de Entradas y Salidas para el PLC al interior del Maletín Portátil
 ............................................................................................................................... 52 
Figura 61. Diagrama de Cableado para PLC SIMATIC S7-1200 CPU 1214C 
DC/DC/Relé ........................................................................................................... 53 
Figura 62. Montaje del Tablero de Entradas y Salidas para el PLC ....................... 54 
Figura 63. Cableado del Tablero de Entradas y Salidas para el PLC .................... 54 
Figura 64. Diseño CAD de Organizadores para Cableado de Entradas y Salidas 
del PLC .................................................................................................................. 55 
Figura 65. Cableado del Tablero de Entradas y Salidas para el PLC con 
Organizadores ....................................................................................................... 56 
Figura 66. Tablero de interconexión y PLC ............................................................ 57 
Figura 67. Características Técnicas del PLC SIMATIC S7-1200 CPU 1214C 
DC/DC/Relé. .......................................................................................................... 58 
Figura 68. Datos Técnicos de la Fuente de Alimentación SIMATIC PM1207 ........ 58 
Figura 69. Datos Técnicos Switch Module SCM 1277 SIMATIC NET ................... 59 
Figura 70. Datos Técnicos del Panel Touch HMI KTP600 Basic Color DP de 6”... 60 
Figura 71. Montaje Completo del Banco de Pruebas ............................................. 61 
Figura 72. Plataforma motores trifásicos................................................................ 64 
Figura 73. Mesa de Trabajo ................................................................................... 64 
Figura 74. Caja Breaker termo magnético ............................................................. 65 
Figura 75. Sistema móvil........................................................................................ 65 
Figura 76. Maletín portátil PLC .............................................................................. 66 
Figura 77. Contactor.............................................................................................. 66 
Figura 78. Relé térmico .......................................................................................... 67 
Figura 79. Nuevos accionamientos eléctricos ........................................................ 67 
 
 
 
 
LISTA DE TABLAS 
pág. 
Tabla 1. Presupuesto total del montaje del banco de pruebas eléctricas. ............. 40 
Tabla 2. Presupuesto destinado al banco de pruebas neumáticas. ....................... 41 
Tabla 3. Presupuesto dispositivos de control eléctrico. ......................................... 46 
Tabla 4. Presupuesto maletín portátil PLC............................................................. 62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE ANEXO 
Pág. 
Anexo A. Practica 1. (Reconocimiento del laboratorio) ......................................... 72 
Anexo B. Practica 2. (Accionamiento de un motor con pulso permanente) .......... 74 
Anexo C. Practica 3. (Accionamiento de un motor con pulso inicial) .................... 78 
Anexo D. Practica 4. (Accionamiento de un motor con inversión de giro) ............. 82 
Anexo E. Practica 5. (Accionamiento de un motor desde dos estaciones) ........... 86 
Anexo F. Practica 1. (Lógica Cableada) ................................................................ 90 
Anexo G. Practica 2 (Accionamiento directo e indirecto de un actuador de simple 
efecto) .................................................................................................................... 94 
Anexo H. Practica 3. (Arranque directo de un motor con enclavamiento por medio 
de un PLC S7 1200). ............................................................................................. 98 
Anexo I. Practica 4. (Inversión de giro de un motor trifásico mediante pulsadores y 
PLC) ..................................................................................................................... 102 
Anexo J. Practica 5. (Lógica de programación para una puerta de garaje) ........ 106 
Anexo K. Practica 6. (Lógica de programación para llenado y vaciado de 
productos en tolva) .............................................................................................. 110 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RESUMEN 
El presente trabajo consiste en la modificación de un banco de accionamiento 
eléctrico para pruebas de laboratorio dirigido a la facultad de ingeniería mecánica 
de la universidad Santo Tomás seccional Tunja, con el fin de realizar prácticas en 
diferentes materias que comprenden el uso de sistemas eléctricos y electrónicos, 
por medio de conexiones y prácticas en las cuales se utilizan componentes como: 
(PLC, actuadores, temporizadores, sensores de posición, motores eléctricos. etc.). 
 
 
Los estudiantes y docentes de la línea eléctrica y de sistemas de control podrán 
realizar conexiones que demostrarán los resultados de sus prácticas de 
laboratorio. 
 
 
Se tomó el banco de accionamiento eléctrico existente en el laboratorio de la 
facultad, el cual no tenía un correcto funcionamiento y carecía de componentes; 
por ende, se inició con la complementación de los componentes faltantes, cambio 
de cableado y adaptación del sistema PLC ya existente en la universidad para que 
su uso en conjunto con el banco de accionamiento eléctrico y neumático fuese 
complementario y de fácil acceso para los estudiantes y docentes. 
 
 
La actualización del banco de accionamiento eléctrico de la facultad de ingeniería 
mecánica de la Universidad Santo Tomás seccional Tunja, complementa las 
diferentes áreas del conocimiento de la línea de estudio eléctrica y de sistemas de 
control donde se podrán desarrollar diferentes proyectos como el desarrollo de 
sistemas de control, actualización de sistemas análogos a digitales, entre otros; 
todo con el fin de fomentar el desarrollo de los sistemas eléctricos y de control 
vistos en clase y en el área de los semilleros de investigación, para así verificar el 
correcto funcionamiento o posibles fallas de estos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
The present work consists of the modification of an electric drive bench for 
laboratory tests aimed at the faculty of mechanical engineering of the Santo Tomas 
Tunja sectional university, in order to carry out practices in different subjects that 
include the use of electrical and electronic systems, through connections and 
practices in which components such as: (PLC, actuators, timers, position sensors, 
electric motors, etc.) are used. 
 
 
Power line and control systems students and teachers will be able to make 
connections that will demonstrate the results of their labs. 
 
 
The existing electric drive bench in the faculty laboratory was taken, which did not 
have a correct operation and lacked components; Therefore, it began with the 
complementation of the missing components, change of wiring and adaptation of 
the existing PLC system in the university so that its use in conjunction with the 
electric and pneumatic drive bench would be complementary and easily accessible 
for students and teachers. 
 
 
The updating of the electrical drive bench of the faculty of mechanical engineering 
of the University Santo Tomas Tunja section, complements the different areas of 
knowledge of the electrical study line and of control systems where different 
projects such as the development of control systems can be developed. control, 
updating of analog to digital systems, among others; all in order to promote the 
development of the electrical and control systems seen in class and in the area of 
the research seedbeds, in order to verify their correct operation or possible failures. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
INTRODUCCIÓN 
Dada la necesidad de realizar prácticas de laboratorio de diferentes áreas de la 
carrera de ingeniería Mecánica, existen bancos de prueba en los cuales las 
prácticas se pueden desarrollar por los estudiantes por medio de unas guías de 
laboratorio y un acompañamiento del docente para poder llevar lo teórico a lo 
práctico y comprobar su funcionamiento 
 
 
En la actualidad pocas universidades cuentan con bancos de prueba que 
complementan dichas necesidades académicas y así se reconocen la importancia 
de que los procesos teóricos sean experimentalmente demostrables para así 
poder avanzar con diferentes procesos que involucran que dichas teorías puedan 
llevarse a la práctica. 
 
 
La Universidad Santo Tomás, seccional Tunja cuenta con un banco de 
accionamiento eléctrico el cual se encontraba en condiciones no óptimas para la 
realización de prácticas y trabajo en el mismo, por ende, se realiza la actualización 
por medio de un análisis de sus necesidades, falencias y mejoras para que su uso 
sea el más óptimo y satisfaga cada una de las necesidades. 
 
 
El banco de pruebas cuenta con los componentes necesarios para desarrollar 
prácticas tanto eléctricas como de automatización. Anteriormente el banco no era 
versátil ya que se debía trabajar en una sección del laboratorio, por lo cual se 
hicieron adecuaciones para que este pudiese ser móvil y se adaptara a diferentes 
modalidades de uso que involucran el uso de sistema PLC en diferentes zonas del 
laboratorio u otro lugar. Cuenta con dos motores de diferente caballaje con los 
cuales se pueden hacer pruebas de potencia. Proporciona un sistema de entradas 
y salidas que permiten la conexión con el PLC y a su vez con el banco neumático. 
 
 
Finalmente, se le adecuo una sección de trabajo para mayor comodidad y 
versatilidad al trabajar en el banco. 
 
 
 
 
4 
 
1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
 
La facultad de ingeniería mecánica de la Universidad Santo Tomás seccional 
Tunja, cuenta con un banco de pruebas eléctricas y electrónicas obsoleto en el 
cual no se pueden desarrollar con plena satisfacción las prácticas de laboratorio 
para las diferentes áreas del conocimientode la carrera. 
 
 
1.2. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA 
 
La facultad de ingeniería mecánica de la Universidad Santo Tomás seccional 
Tunja, actualmente cuenta con bancos de pruebas (neumáticas y eléctricas, entre 
otros), que se utilizan para el aprendizaje práctico de las asignaturas relacionadas 
con el tema y sirven de apoyo en el proceso de aprendizaje de los estudiantes. 
 
 
Teniendo en cuenta las prácticas desarrolladas en las líneas de estudio de 
sistemas eléctricos, electrónicos y neumáticos, se identificaron ciertas falencias en 
los bancos correspondientes como: estructural, electrónico, funcional, documental, 
entre otros. 
 
 
El banco eléctrico no cuenta en su estructura con un sistema de sujeción óptimo 
que garantice un funcionamiento adecuado de los elementos, degradando la 
integridad de estos, debido a esto se debe garantizar un dimensionamiento 
adecuado para los sistemas de conexión y sujeción, ya que el actual complica su 
mantenimiento y desgasta su vida útil. 
 
 
Por otra parte, la falta y deterioro de los dispositivos de control y mando ha 
dificultado el desarrollo de actividades prácticas complementarias en las 
asignaturas relacionadas al tema, afectando el aprendizaje ya que en reiteradas 
ocasiones los estudiantes tienen que subsidiar los elementos necesarios para la 
práctica deseada. 
 
 
Actualmente la facultad de Ingeniería Mecánica cuenta en su inventario con un 
controlador lógico programable (PLC), pero no ha sido posible su uso, ya que no 
cuenta con una estructura adecuada para su funcionamiento, debido a esto nace 
una gran oportunidad de implementación en el banco en mención. 
5 
 
Por otra parte, la facultad también cuenta con un banco de pruebas neumáticas 
que está siendo subutilizado, debido a que necesita para su correcta operación 
una serie de electroválvulas y para su alimentación las salidas de un PLC. 
 
 
Aunado a lo anterior los bancos no cuentan con la documentación pertinente a su 
construcción ni guías de laboratorio, lo que afecta el correcto mantenimiento y sus 
posibles mejoras y por otra parte la falta de esta información afecta el desarrollo 
de prácticas. 
 
 
Debido a lo anterior, nace la siguiente hipótesis que se planteará posteriormente. 
 
 
1.3. HIPÓTESIS 
¿La actualización del banco de accionamiento eléctrico y neumático de la facultad 
y la implementación de controladores lógicos en el mismo, permitirá un correcto 
desarrollo de prácticas y un complemento de la parte teórica? 
 
 
1.4. DELIMITACIÓN 
 
En el laboratorio de la facultad de Ingeniería Mecánica de la universidad Santo 
Tomás Seccional Tunja, cuenta con un banco de pruebas eléctricas en el cual se 
desarrollan prácticas de laboratorio de diferentes asignaturas como: máquinas 
eléctricas, control e instrumentación y automatización. 
 
 
Actualmente el banco de pruebas no se encuentra en funcionamiento debido a 
una carencia de componentes, dispositivos y mantenimiento por lo cual no se 
puede desarrollar en su totalidad un aprendizaje práctico. El principal objetivo del 
proyecto es la actualización del banco eléctrico, mediante el cual se logrará la 
implementación un sistema de control lógico programable (PLC), con el que la 
facultad cuenta, para ello se va adquirir diferentes dispositivos de control 
eléctricos, neumáticos y de mando para lograr su total funcionamiento. 
 
 
También se implementarán las respectivas guías de laboratorio para las 
asignaturas que harán uso de este con el fin de hacer las clases más didácticas 
que llevará lo teórico a lo práctico. 
 
 
6 
 
La actualización comprenderá un periodo de desarrollo de 16 semanas en las 
cuales se cumplirán los objetivos planteados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
2. JUSTIFICACIÓN 
Debido a la necesidad de demostrar cómo una teoría puede desarrollarse y variar 
después de que esta se demuestre físicamente en un área controlada, nacen los 
bancos de pruebas; dichos bancos ayudan a verificar los diferentes problemas y 
proyectos que entrelazan y complementan la educación en todas sus diferentes 
ramas. 
 
 
Gracias al desarrollo tecnológico estos bancos se han hecho más personalizados 
y con mejor énfasis; La problemática ha llevado a que las universidades sean las 
principales fomentadoras de la creación o actualización de dichos bancos para 
que sus estudiantes, docentes e investigadores puedan hacer sus prácticas para 
así brindar soluciones innovadoras a los diseños de dichos bancos. 
 
 
La finalidad de la actualización de los bancos de accionamientos eléctricos y 
electro neumáticos del laboratorio de Ingeniería Mecánica de la universidad Santo 
Tomás, seccional Tunja, requiere que los equipos se encuentren en pleno 
funcionamiento para los estudiantes y docentes cuenten con ellos debido a su 
indispensable uso y realización de prácticas en las materias de las líneas de 
estudio de sistemas eléctricos, electrónicos y neumáticos de la facultad, tales 
como: máquinas eléctricas, electrónica, control e instrumentación, automatización, 
máquinas hidráulicas y oleo hidráulicas. 
 
 
Para ello se van adquirir sistemas de control y automatización, e implementar 
sistemas autónomos como PLC, que ampliará las diversas actividades 
desarrolladas en los bancos, teniendo en cuenta que la finalidad de este es 
puramente académica, para que los estudiantes de la facultad tengan un mejor 
entendimiento de la temática de las diversas asignaturas. 
 
 
Es indispensable garantizar el tiempo de la práctica, para ello se va a rediseñar el 
dimensionamiento general del banco eléctrico, proporcionando facilidad de anclaje 
y soporte de los diferentes dispositivos para las prácticas, además que esta 
reestructuración mejorará el mantenimiento del mismo. 
 
 
En el banco neumático se implementará un sistema de interconexión entre este y 
las salidas del PLC para garantizar su correcto y óptimo funcionamiento, además 
que se dotará de las electroválvulas necesarias que garantizar el de desarrollo de 
prácticas. 
 
 
8 
 
Con el mejoramiento de los bancos se podrán desarrollar las diferentes guías de 
prácticas, sin generar gastos económicos para los estudiantes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
9 
 
3. OBJETIVO 
3.1. OBJETIVO GENERAL 
 
Actualizar los bancos de accionamientos eléctrico y neumático, para permitir su 
interconexión y correcto funcionamiento para el laboratorio de la facultad de 
Ingeniería Mecánica de la Universidad Santo Tomás, Seccional Tunja. 
 
 
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 Analizar el estado actual de los bancos e identificar cada una de las 
necesidades y carencias para su total y correcto funcionamiento. 
 
 
 Rediseñar la estructura de soporte y anclaje de los dispositivos de control 
del banco de accionamientos eléctricos. 
 
 
 Instalar el sistema de control PLC para el desarrollo de las diversas 
prácticas. 
 
 
 Diseñar y construir el sistema de interconexión entre el banco de 
accionamientos y el banco neumático. 
 
 
 Desarrollar guías de laboratorio adecuadas para el aprovechamiento óptimo 
de los bancos de pruebas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
4. MARCO REFERENCIAL 
4.1. ANTECEDENTES 
 
En la actualidad la importancia del funcionamiento de los proyectos de laboratorio 
ha tenido un amplio auge, para así poder observar y controlar los diferentes 
resultados en los cuales es necesario que dispositivos y procesos puedan ser 
conectados o entrelazados a sistemas electrónicos, mecánicos, hidráulicos, etc. 
Se diseñan, crean y actualizan bancos que permiten enlazar estos proyectos a 
diferentes modalidades. 
 
 
Así como en la universidad Politécnica Salesiana de la ciudad de Ecuador, 
Alvarado, Proaño y Vera realizaron el diseño, construcción e implementación de 
un banco de pruebas para control de motores industrial programable, los 
estudiantes utilizaron múltiples contactores, botones pulsadores, indicadores de 
luz, medidores, un PLC, un variadorde velocidad y un logo .Inicialmente, 
diseñaron la distribución del banco con sus respectivos elementos, elaboraron en 
AutoCAD la imagen y simbología de los automatismos industriales, facilitando con 
esto que los estudiantes lograran identificar fácilmente las conexiones que se 
podrían realizar, con el diseño previamente hecho. (Alvarado, et all 2015). 
 
 
Otra perspectiva del método necesario práctico en el banco de prueba se 
encuentra en el artículo: Implementación de una máquina didáctica clasificadora 
para el aprendizaje de procesos mecatrónicas, habla sobre la necesidad de la 
conexión de diferentes ramas para que el aprendizaje sea continuo y 
complementario a lo teórico, el proceso de enseñanza - aprendizaje en las 
instituciones de educación superior en temas de automatización, lo que conlleva 
al uso de módulos de entrenamiento que emulan procesos industriales. Sin 
embargo, en mecatrónica es necesario integrar un conjunto de ramas de la ciencia 
y tecnología como lo son la mecánica, electrónica y sistemas de información.(De 
la Cruz 2017). 
 
 
Por ende, la actualización del banco de prueba es necesaria ya que mejora el 
estudio y práctica en los dispositivos de control y sistemas PLC. 
 
 
En algunos países de Suramérica se ve el crecimiento, actualización y desarrollo 
de bancos de prácticas de laboratorio, como lo es por ejemplo la Facultad de 
Educación Técnica para el Desarrollo de Ingeniería Electromecánica de la 
Universidad Católica de Guayaquil de Ecuador, donde resaltan la importancia de 
11 
 
la implementación de este tipo de bancos de prueba, ya que no es suficiente lo 
aprendido en las cátedras, para así ir al mundo competitivo con fuertes 
conocimiento prácticos del tema motores Trifásicos y sus tipos de arranque con un 
criterio de automatización. (Mero 2014). 
 
 
También se puede resaltar el trabajo realizado por los compañeros Iván Darío 
Mendoza y Edison Alejandro Torres en su proyecto de grado titulado construcción 
de un banco solar fotovoltaico, proyecto realizado para los laboratorios de la 
Universidad Santo Tomás Tunja, en el que construyeron el banco y desarrollaron 
guías de laboratorio, con el que mejoró el proceso de aprendizaje en sistemas de 
energías solar fotovoltaica. Mendoza. I. Torres. E. (2019). 
 
 
4.2. MARCO TEÓRICO 
 
4.2.1. Motor eléctrico. es una máquina que convierte la energía eléctrica en 
mecánica. Este proceso lo realiza por medio de la acción de los campos 
magnéticos que generan las bobinas que están dentro del motor (Figura 1). 
 
Figura 1. Motor eléctrico y sus partes 
 
Fuente: Aitor. (2019). Motor eléctrico: Que es, como funciona y tipos. Erenovable.com 
Los motores eléctricos suelen tener 6 componentes principales como son: 
 
 
12 
 
 Estator: es la parte fija de la parte rotativa y uno de los elementos 
fundamentales para la transmisión de potencia en el caso de los motores 
eléctricos o corriente alterna en el caso de los generadores eléctricos. El el video 
es el imán. 
 
 
 Rotor: es la parte contraria del estator, se trata del componente que gira o 
rota dentro de una máquina eléctrica, ya sea un generador o un motor eléctrico. 
Está formado por un eje que soporta un juego de bobinas enrolladas sobre unas 
piezas polares estáticas. En el video es el aro bobinado. 
 
 
 Conmutador: se trata de algo así como un interruptor que se encuentra en 
algunos motores y generadores. Periódicamente cambia la dirección de la 
corriente entre el rotor y el circuito externo. 
 
 
 Escobillas: en los motores o generadores eléctricos se debe establecer 
una conexión fija entre la máquina con las bobinas del rotor. Para ello, se fijan dos 
anillos en el eje de giro, aislados de la electricidad del eje y conectados a la bobina 
rotatoria, a sus terminales. En frente de esto se encuentran unos bloques de 
carbón que realizan presión a través de unos resortes, para establecer el contacto 
eléctrico. Dichos bloques son las escobillas. 
 
 
 Eje: en el caso de un coche, por ejemplo, es el elemento que transmite el 
movimiento de rotación del motor a las ruedas 
 
 
 
4.2.2. Plc. Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en 
inglés PLC (Programmable Logic Controller), se trata de una computadora, 
utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar 
procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en 
líneas de montaje o atracciones mecánicas. Sin embargo, la definición más 
precisa de estos dispositivos es la dada por la NEMA (Asociación Nacional de 
Fabricantes Eléctricos) que dice que un PLC es: “Instrumento electrónico, que 
utiliza memoria programable para guardar instrucciones sobre la implementación 
de determinadas funciones, como operaciones lógicas, secuencias de acciones, 
especificaciones temporales, contadores y cálculos para el control mediante 
módulos de E/S analógicos o digitales sobre diferentes tipos de máquinas y de 
procesos” (Figura 2). 
 
 
13 
 
Figura 2.. Diagrama generalizado de un PLC 
 
Fuente: Master's Degree (PLC), Ingeniería en sistemas, EEC, México 2011 
 
4.2.3. Accionamientos eléctricos. Los principales accionamientos eléctricos son: 
 
4.2.3.1 Pulsador. Son elementos de control de accionamiento manual, como su 
propio nombre indica se accionan pasándolos y sirven para activar relés, 
contactores, lámparas etc. Su estructura interna no contiene enclavamientos, es 
decir, el pulsador dejará de actuar en el momento que dejemos de hacer presión 
sobre él, retornando a su posición original gracias a un resorte. (Figura 3). 
 
Figura 3. Pulsador 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
14 
 
La simbología es intuitiva y existen dos configuraciones simples posibles: (Figura 
4) 
 
 
 NA: Normalmente Abierto. El circuito está abierto en estado de reposo en 
el pulsador. 
 NC Normalmente Cerrado. El circuito está cerrado en estado de reposo en 
el pulsador. 
 
Figura 4. Simbología NA y NC 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
Los números que acompañan a los pulsadores en los bornes nos aportan la 
siguiente información: (Figura 5) 
 
 
Figura 5. Numeración que acompaña a los pulsadores 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
15 
 
En la posición de las decenas, nos indica el orden del contacto en el pulsador (1, 
2, 3, 4 etc.) 
 
 
En la posición de las unidades, nos indica si el pulsador es NA o NC 
 
NC: 1 y 2 
NA: 3 y 4 
 
 
En la (figura 6) se puede apreciar los colores de los pulsadores. 
 
Figura 6. Tabla de código de colores de los pulsadores 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
4.2.3.1. Interruptor y conmutador. Son elementos de control de acción manual y 
la diferencia con pulsadores es sencilla; mientras que los pulsadores dejan de 
ejercer su función sobre el circuito cuando dejamos de actuar sobre ellos, los 
interruptores mantienen su posición una vez se accionan. (Figura 7) 
 
 
16 
 
Figura 7. Conmutador 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
Existen también diferencias entre interruptor y conmutador: 
 
 El interruptora abre o cierra un mismo circuito 
 El conmutador abre un circuito y cierra otro simultáneamente. 
 
En la siguiente imagen se aprecia la diferencia de una manera más visual (Figura 
8). 
 
Figura 8. Diferencia entre interruptor y conmutable 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
17 
 
4.2.2.3. Relé. Son interruptores, la diferencia entre este dispositivo y un interruptor 
común es su accionamiento. Como habíamos visto en el punto 2, el accionamiento 
de un interruptor es manual,mientras que el accionamiento del relé se realiza por 
medio de un electroimán. (Figura 9). 
 
Figura 9. Relé 
 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
Estos dispositivos se emplean como elementos de protección de motores y 
equipos ante sobrecargas, pero esas funciones se explicarán en profundidad en el 
siguiente artículo «Electricidad (III). Anomalías Eléctricas y Sistemas de 
Protección», por el momento hablaremos de la estructura y simbología. (Figura 
10). 
 
Figura 10. Estructura y simbología de un relé 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
18 
 
El funcionamiento es simple, se hace pasar una corriente por la bobina, esta se 
excita y genera un campo electromagnético que con ayuda de un mecanismo 
desplaza los contactos eléctricos y se abre el circuito, este dispositivo se emplea 
como elemento de protección ante sobrecargas. 
 
 
4.2.2.4. Contactor. Estos dispositivos abren y cierran contactos por medio de un 
electroimán (Figura 12), la diferencia con los relés es que disponen de dos tipos 
de contactos eléctricos: 
 
 
 Contactos de fuerza 
 Contactos auxiliares 
 
Figura 11. Esquema contactores 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
Los contactos de fuerza se accionan equipos receptores (motores, alumbrado, 
mecanismos varios…) a unas tensiones mínimas y a distancia, minimizando el 
riesgo para las personas que realizan las labores de mantenimiento. Estos 
dispositivos se emplean en muchas instalaciones eléctricas ya que permite un 
amplio grado de automatización. 
 
La nomenclatura de los contactores se suele representar por las siglas KM 
seguido de las unidades de los bornes, que como se relata en el punto primero, 
simbolizan el orden de actuación (de 1 a 4 en este caso). (Figura 12). 
 
19 
 
Figura 12. Nomenclatura de los contactores 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
4.2.2.5 Relé temporizador. El objetivo de estos relés es abrir o cerrar contactos 
de la misma manera que los relés descritos en el punto 3 con la diferencia que la 
apertura o cierre no se realiza de forma instantánea si no que se retarda dicha 
acción por un tiempo predeterminado. (Figura 13) 
 
 
Figura 13. Relé temporizador 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
Contamos con 3 tipos de relés temporizadores: (Figura 14). 
 
 
 Temporizador a la conexión 
 Temporizador a la desconexión 
 Temporizador a la conexión/desconexión 
 
20 
 
Figura 14. Esquema relé temporizador 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
 Temporizador a la conexión: Este relé retarda la apertura o cierre de los 
contactos a partir de su accionamiento durante un tiempo predeterminado, es 
decir; (Figura 15). 
 
 
 El relé recibe corriente 
 Transcurre el tiempo predeterminado 
 Se acciona el relé y actúa sobre los contactos 
 
Figura 15. Esquema temporizador a la conexión 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
 Temporizador a la desconexión. Este relé retarda la apertura o cierre de 
los contactos a partir de la desconexión durante un tiempo predeterminado, es 
decir; (Figura 16). 
 
 
 Cesa la corriente sobre el relé 
 Transcurre el tiempo predeterminado 
 Se acciona el relé y actúa sobre los contactos 
 
21 
 
Figura 16. Esquema temporizador a la desconexión 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 Temporizador a la conexión/desconexión. Es una mezcla de los dos 
anteriores. En este caso, se retarda la apertura o cierre durante la conexión y 
desconexión durante el tiempo predeterminado. (Figura 17). 
 
 
Figura 17. Esquema temporizador a la conexión/desconexión 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
4.2.2.6. Lámparas de Señalización. Estos elementos se añaden a los cuadros 
eléctricos para indicar al usuario el funcionamiento de determinados sistemas. En 
función del color de la lámpara, esta nos indica el comportamiento del sistema. 
(Figura 18). 
 
 
 
 
 
 
22 
 
Figura 18. Esquema lámparas de señalización 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
 
En la (Figura 19) se puede apreciar el código de colores en lámparas de 
señalización. 
 
 
Figura 19. Tabla de código de colores para lámparas de señalización 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
23 
 
4.2.2.7 Circuito de fuerza o potencia. Es el encargado de alimentar al receptor 
(p.e. motor, calefacción, electro frenó, iluminación, etc.). Está compuesto por el 
contactor (identificado con la letra K), elementos de protección (identificado con la 
letra F como pueden ser los fusibles, relé térmico, relés magneto térmicos, etc.) y 
un interruptor magneto térmico identificado con la letra Q. (Figura 20). 
 
 
Figura 20. Diagrama de potencia 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
Al principio del circuito de mando siempre deberá existir una protección general, 
magneto térmico o fusibles, que nos permita desconectar completamente el 
circuito. 
 
 
4.2.2.8 Circuito de mando o maniobra. Es el encargado de controlar el 
funcionamiento del contactor. Normalmente consta de elementos de mando 
(pulsadores, interruptores, etc.) identificados la primera letra con una S, elementos 
24 
 
de protección, bobinas de contactores, temporizadores, y contactos auxiliares. 
Este circuito está separado eléctricamente del circuito de potencia, es decir ambos 
circuitos pueden trabajar a tensiones diferentes, por ejemplo, el de potencia a 
400V de C.A. y el de mando a 24V de C.C. o de C.C. o de C.A. (Figura 21). 
 
 
Figura 21. Diagrama de fuerza y de mando 
 
Fuente: Roberto García. (2019). Electricidad (II). Elementos de control y maniobra. 
Ingenieromarino.com. 
 
4.2.4. Neumática. La neumática es la técnica que se dedica al estudio y aplicación 
del aire comprimido. En la actualidad, en la automatización de los distintos campos 
de fabricación, así como en los procesos de ensamblado y empaquetado de 
productos, es común la utilización de esta técnica para llevar a cabo estos 
procesos. 
 
Los elementos básicos de un sistema neumático son: 
 
4.2.3.1 Elementos activos. Son aquellos que comunican energía al fluido. La 
energía externa que se comunica al elemento activo es principalmente eléctrica o 
térmica. 
 
 Compresores. Son máquinas destinadas a elevar la presión del aire que 
aspiran de la atmósfera. Se deben instalar en un lugar fresco y exento de polvo. 
25 
 
En el funcionamiento de un compresor aparecen implicadas dos magnitudes: 
(Figura 22) 
 
 La presión que se comunica al aire. 
 El caudal que es capaz de proporcionar. El caudal es el volumen de fluido 
que pasa por una sección en la unidad de tiempo. Se puede medir en l/s, l/h o m3 
/s. 
 
 
Existen dos grandes tipos de compresores: 
 
 Volumétricos 
 Dinámicos 
 
 
Figura 22. Esquema compresor 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
Los compresores volumétricos elevan la presión de un gas reduciendo el volumen 
en el que están contenidos. Estos compresores pueden ser: 
 
 alternativos: basados en un mecanismo biela-manivela combinado con 
pistones y cilindros. 
 
 
 Rotativos: en los que mediante una rueda de paletas se empuja el aire 
hacia una cámara. 
 
 
26 
 
 Refrigerador: Cuandoel aire que se ha comprimido alcanza una 
temperatura bastante alta, es necesario refrigerarlo hasta una temperatura 
ambiente, a la vez que se extrae el agua que contiene el aire. 
 
4.2.3.2 Elementos pasivos. Son los elementos que consumen energía, la 
transportan, administran o controlan. 
 
 Acumulador. Depósito que se coloca a continuación del refrigerador. Su 
objetivo es almacenar aire comprimido para suministrar en los momentos de 
mayor consumo, además garantiza un caudal constante. (Figura 23) 
 
 
Figura 23. Esquema acumulador. 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
Generalmente el acumulador lleva un sensor de presión, que activará el 
compresor cuando la presión disminuya hasta un cierto límite y que lo 
desconectará cuando la presión aumente. 
 
 
4.2.3.3. Elementos de protección. filtro, lubricador, regulador de presión y 
silenciador. 
 
27 
 
 Filtro. Elimina el agua que todavía pueda quedar en el aire y las partículas 
o impurezas que estén en suspensión. (Figura 24). 
 
 
Figura 24. Esquema Filtro 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 
 Lubricador. Inyecta unas gotas de aceite de tamaño muy fino dentro del 
flujo de aire. Tiene como finalidad evitar que el aire produzca un desgaste 
excesivo de los elementos del circuito. (Figura 25). 
 
Figura 25. Esquema Lubricador. 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 
28 
 
 Regulador o limitador de presión. Se encarga de que la compresión en el 
circuito se mantenga por debajo de un cierto límite y a presión constante. Dispone 
de una válvula de escape que libera aire cuando la presión aumenta. (Figura 26). 
Figura 26. Esquema regulador de presión 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 
 Silenciador. Reduce el ruido cuando se expulsa aire a la atmósfera. 
 
 
4.2.3.4 Elementos de transporte. Son los encargados de llevar el fluido en los 
circuitos hasta los puntos de consumo son tuberías. El material debe ser lo 
suficientemente resistente como para soportar la presión del aire en su interior. 
Además, debe presentar una superficie lisa en su interior. 
 
 
4.2.3.5 Elementos de regulación y control. La presión y el caudal del aire 
comprimido, que se va a utilizar para el movimiento de las partes operativas o 
motrices del sistema neumático, va a estar controlado mediante distintos tipos de 
válvulas. Las válvulas se clasifican como: 
 
 Válvulas de dirección del flujo: Seleccionan hacia dónde se dirige el flujo. 
 Válvulas anti retorno: permiten la circulación del aire en un sentido único, 
quedando bloqueado su paso en sentido contrario. 
 Válvulas de regulación de presión y caudal: regulan y estabilizan la 
presión y caudal del flujo. 
 
 
29 
 
 Válvulas de dirección: Las válvulas de dirección se definen según dos 
características: (Figura 27) 
 
 
 
 El número de vías u orificios que tenga la válvula, tanto de entrada de aire 
como de salida. 
 
 
 El número de posiciones que normalmente son dos. Una define el estado 
de reposo y otra el estado de trabajo. Sin embargo, existen válvulas con más de 
dos posiciones. 
 
 
En definitiva, la identificación de una válvula de dirección se define con dos cifras: 
 
 La primera indica el número de vías. 
 La segunda indica el número de posiciones. 
 
Figura 27. Tipos de válvulas de dirección 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 
 Válvulas anti retorno. Tienen la misión de impedir el paso del aire en un 
sentido y dejar pasar el mismo en sentido opuesto. La obturación del paso puede 
lograrse con una bola impulsada por la propia presión de trabajo. (Figura 28) 
 
30 
 
 
Figura 28. Esquema válvula anti retorno 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 Válvulas selectoras. Estas válvulas permiten la circulación de aire desde 
dos entradas opuestas a una salida común. Esta válvula se utiliza para mandar 
una señal desde dos puntos distintos. En la figura se puede comprobar que el aire 
entra por el conducto (Y) y desplaza a la bola hacia (X), bloquea esta salida y se 
va a través de la utilización (A). En el caso de que se dé la entrada de aire por la 
vía (X), la bola se desplazará bloqueando la vía (Y) y el aire circulará hacia la 
utilización (A). (Figura 29). 
 
Figura 29. Esquema válvula selectora 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
31 
 
 
 Válvulas de simultaneidad. Se utilizan cuando se necesitan dos o más 
condiciones para que una señal sea efectiva. En la figura se observa que toda 
señal procedente de (X) o de (Y) bloquea ella misma su circulación hacia la 
utilización (A). Sólo cuando están presentes las dos señales (X) e (Y) se tiene 
salida por (A). (Figura 30) 
 
 
Figura 30. Esquema válvula de simultaneidad 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 
 Válvulas reguladoras de caudal: A veces es necesario el control de la 
velocidad de un cilindro para sincronizarlo con otros movimientos que se verifican 
en un sistema. Para conseguirlo se controla el caudal de fluido mediante las 
válvulas reguladoras de caudal. Existen dos tipos de reguladores: de un solo 
sentido (unidireccional) y de dos sentidos. De ellos, el primero tiene mayor interés 
y es el más utilizado. (Figura 31) 
 
 
Figura 31. Esquema válvula reguladora de caudal 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
32 
 
4.2.3.6 Cilindros neumáticos. La energía del aire comprimido se transforma por 
medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivén. Disponen de un tubo 
cilíndrico cerrado, dentro del cual hay un émbolo que se desplaza fijo a un vástago 
que lo atraviesa. 
 
 Cilindro de simple efecto. Es aquel que realiza un trabajo en un solo 
sentido. La presión desplaza al émbolo o pistón que retrocede por una fuerza 
externa o un muelle. (Figura 32). 
 
Figura 32. Esquema cilindro de simple efecto 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
 
 
 Cilindro de doble efecto. Es aquel que puede realizar trabajo en ambos 
sentidos. En este caso, el émbolo o pistón delimita ambas cámaras 
independientes. El avance o retroceso del pistón, y por tanto del vástago, se 
produce por la presión que ejerce el aire en cualquiera de las dos caras del pistón. 
Para que el pistón se pueda mover, es necesario que entre aire a una de las 
cámaras y que, por la otra, salga a la atmósfera. (Figura 33). 
 
Figura 33. Esquema cilindro de doble efecto 
 
Fuente: Antonio Pulido. (2009). Neumática: Apuntes de teoría. 
aprendemosdetecnologia.or. 
33 
 
5. METODOLOGÍA 
 
El proyecto está orientado a la actualización del banco de accionamiento eléctrico 
y neumático para el laboratorio de Ingeniería Mecánica de la Universidad Santo 
Tomás, Por ende, para la ejecución fue establecida la siguiente metodología 
basándose en el método de James H Earle, para dar cumplimiento a los objetivos 
plateados que consiste en: 
 
 
 Identificación del problema. Todos los diseños se basan en necesidades 
existentes. Para justificar su manufactura, el diseñador debe identificar la 
necesidad y la función que el producto debe ofrecer para satisfacer esa necesidad. 
 
 
 Ideas preliminares: Una vez que se ha definido y establecido el problema 
en forma clara, es necesario recopilar ideas preliminares a partir de las cuales se 
puedan asimilar los conceptos de diseño. 
 
 
 Perfeccionamiento del problema: La etapa de perfeccionamiento es el 
primer paso en la evaluación de ideas preliminares y se centra bastante en el 
análisis de limitaciones. 
 
 
 Análisis: El análisis implica el repasoy evaluación de un diseño en cuanto 
se refiere a factores humanos, apariencia comercial, resistencia, operación, 
cantidades físicas y económicas dirigidos a satisfacer los requisitos del diseño. 
 
 
 Decisión: La decisión es la fase en la cual el proyecto debe aceptarse o 
rechazarse, en todo o en parte. 
 
 
 Realización: El último paso del diseñador consiste en preparar y supervisar 
los planos y especificaciones finales con los cuales se va a construir el diseño. 
 
 
Teniendo en cuenta la metodología de Earle se formularon estas etapas. 
 
34 
 
5.1. DIAGNOSTICO DE LA SITUACIÓN ACTUAL 
Mediante el análisis del estado actual del banco, se pretende identificar cada una 
de las necesidades para así suplirlas y lograr que su funcionamiento sea óptimo. 
 
 
Realizando una investigación de antecedentes de proyectos relacionados con 
bancos de pruebas, se hace un análisis del desarrollo de cada uno de estos y se 
toman diferentes posibles ideas óptimas para ser implementadas en el banco. 
 
 
Teniendo en cuenta las ideas tomadas anteriormente se depositan en un tanque 
de ideas, para que junto a los integrantes del proyecto se debatan y así elegir las 
mejores. (Figura 34). 
 
 
 
Figura 34. Análisis de la situación 
 
Fuente: Autores 
 
 
Posterior a debatir se eligen las ideas más óptimas teniendo en cuenta factores 
como materiales, accesibilidad, resistencia, costo, entre otros. Ya con las ideas 
seleccionadas, los integrantes del proyecto realizan una serie de posibles bocetos 
del banco para ser debatidos e implementar el más óptimo. (Figura 35). 
 
35 
 
Figura 35. Planeación de posibles bocetos 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
5.2. PROPUESTA DE MEJORAS E IMPLEMENTACIÓN 
Una vez hecho el diagnostico con los directores del proyecto se procede a realizar 
propuestas de mejoras y su respectiva implementación. 
 
 
5.2.1. Propuestas para el banco eléctrico e implementación. Se realiza una 
última lluvia de ideas y de acuerdo a esta lluvia de ideas se hace un boceto para 
así determinar los posibles materiales que serán implementados en el banco, 
teniendo en cuenta resistencia, costo, fácil adquisición, amable con el medio 
ambiente entre otras (Figura 36). 
 
Figura 36. Boceto de la modificación del banco eléctrico 
 
Fuente: Autores. 
36 
 
Teniendo en cuenta el dimensionamiento realizado anteriormente (Figura 37) y 
utilizando los bocetos de la modificación (Figura 36), se elaboraron modelos CAD 
del nuevo banco eléctrico. (Figura 38). 
 
Figura 37. Estado antiguo del banco eléctrico 
 
Fuente: Autores. 
 
Figura 38. Modelo CAD del montaje esperado 
 
Fuente: Autores. 
 
 
37 
 
En el modelo CAD podemos darnos cuentas de las diferentes modificaciones que 
se le implementarán al banco eléctrico. 
 
 
La primera modificación que se realizo fue la adecuación de un juego de ruedas al 
banco eléctrico el cual carecía de movilidad y manejo, lo que facilita el manejo de 
esté dentro y fuera del laboratorio, ya que su uso y conexión puede encontrarse en 
las diferentes secciones del laboratorio para la realización de las diferentes 
prácticas. Teniendo en cuenta el peso y dimensiones del banco se utilizó un juego 
móvil de rodachines tipo peso ultra liviano S01 de 38 kg, los cuales se ubicaron en 
los cuatro puntos de rotación del banco para distribuir en ellas el peso adicional 
que se le dará en las siguientes modificaciones (Figura 39). 
 
Figura 39. Sistema móvil del banco eléctrico. 
 
Fuente: Autores 
 
 
La segunda modificación consta de la incorporación de dos plataformas a él ya el 
banco cuenta con dos motores trifásicos los cuales se encuentran en 
funcionamiento, pero no cuentan con una estructura óptima perteneciente a este 
sino, externa a él (figura 40), generando una dificultad en su movilidad y por ende 
el desarrollo de las prácticas son más complejas. En estas plataformas se 
instalaron los dos motores con una mejor disposición para su uso, soportes anti-
vibratorios y con una conexión más adecuada al banco de pruebas (figura 41). 
 
 
 
 
 
 
38 
 
Figura 40. Soporte anterior de motores. 
 
Fuente: Autores 
 
 
 
Figura 41. Nuevos soportes para motores. 
 
Fuente: Autores 
 
 
Los soportes para motores fueron elaborados con ángulo estructural L DUAL 
A36/A36M de 1 in calibre 16 (1.52mm) laminado en caliente en donde se instaló 
una placa en cada soporte, dicha lámina es en acero al carbono de calibre 14 
(1.90mm) con dimensiones de 40 x 37.5 cm, las cuales se sujetaron con tornillos 
39 
 
cabeza plana de ⅜”. dichos soportes se anclaron al banco mediante tornillos 3/16” 
tipo zincado. 
 
 
Adicional y por último se elabora una mesa de trabajo lateral plegable con 
resistencia óptima para un uso complementario al banco, la cual servirá para tener 
una mayor organización a la hora de desarrollar una práctica. (Figura 42) 
 
 
Figura 42. Mesa de trabajo plegable. 
 
Fuente: Autores 
 
 
El soporte de la mesa de trabajo fue elaborada con perfil de acero cuadrado de 1 
in calibre 18 (1.21mm) en donde se instaló una placa de acero al carbono calibre 
14 (1.90mm) con dimensiones de 70 x 37.5 cm, la cual se sujetó al soporte con 
tornillo cabeza plana de ⅜”. El soporte se ancló al banco mediante 2 bisagras de 
dos (2) in en acero en las cuales se utilizaron tornillos de 3/16” tipo zincado. 
 
 
Una vez terminada la modificación del banco, se organizó el total invertido en el 
banco de pruebas eléctrico y así se destinó el siguiente presupuesto. (Tabla 1) 
 
40 
 
Tabla 1. Presupuesto total del montaje del banco de pruebas eléctricas. 
Presupuesto Banco Eléctrico 
 
Ítem Nombre Cantidad C/U Total 
1 Ruedas 1 1/2" 4 $ 5.000 $ 20.000 
2 Lamina calibre 12 1 1/2 m2 $ 14.000 $ 14.000 
3 Angulo 1/2" 2 m $ 6.000 $ 12.000 
4 Tubo cuadrado de 1" 3 m $ 8.000 $ 24.000 
5 Soldadura 6013 3/32 1 kg $ 11.000 $ 11.000 
6 Tornillo cabeza plana con tuerca de seguridad M 10 56 $ 200 $ 11.200 
7 Pintura en aceite (Azul) 1/4 de galón $ 20.000 $ 20.000 
8 Thiner 1 litro $ 6.000 $ 6.000 
9 Cable N6 20 m $ 1.000 $ 20.000 
10 Diseño CAD n/a $ 200.000 $ 200.000 
11 Otros n/a $ 500.000 $ 500.000 
Total $ 838.200 
Fuente: Autores. 
 
 
Para la implementación e interconexión del banco neumático con el eléctrico se 
cotizo y compro 4 electroválvulas descritas. (Tabla 2). 
 
 
5.2.2 Propuestas para el banco neumático e implementación. La única 
propuesta a implementar en el banco neumático fue la compra de 2 
electroválvulas Micro 5/2 y 1 electroválvula Micro 3/2 para así poder realizar la 
interconexión ya sea directamente con el PLC o el banco eléctrico. 
 
 
El presupuesto destinado a la implementación de estas electroválvulas se puede 
observar en la (Tabla 2). 
 
 
 
41 
 
Tabla 2. Presupuesto destinado al banco de pruebas neumáticas. 
Presupuesto Banco Neumático 
 
Ítem Nombre Cantidad C/U Total 
1 Electroválvulas Micro 5/2 2 $ 136.000 $ 272.000 
2 Electroválvulas Micro 3/2 1 $ 150.000 $ 150.000 
3 Otros n/a $ 100.000 $ 100.000 
Total $ 522.000 
Fuente: Autores. 
 
 
5.2.3 Propuestas para soportes de anclaje e implementación. El proceso de 
construcción inicia con el rediseño de los elementos de sujeción antiguos (Figura 
43 - 44), en los cuales se instalan los instrumentos de control como son: 
contactores, pulsadores, relés y demás. Para ello se implementaron nuevos 
elementos de sujeción los cuales se rediseñaron con base al modelo anterior de 
estos. Cada elemento de sujeción se rediseño de acuerdo al instrumento de 
control, estos se colocaron sobre rieles para una mejor conexión y un apropiado 
montaje. 
 
Figura 43. Estado antiguo de los elementos de sujeción. 
 
Fuente: Autores. 
 
 
42 
 
Figura 44. Estado antiguo de los elementos de sujeción. 
 
 
Fuente: Autores. 
 
 
Los nuevos dispositivos de control eléctrico se montaron en soportes de lámina de 
calibre 18 (1.21mm). Los Contactores y Relés Térmicos se montaron sobre riel 
DIN acoplado al soporte mediante tornillos de 3/16” tipo zincado con tuercasde 
seguridad (Figuras 45 y 46). 
 
 
 Contactores. Los Contactores son elementos industriales que se utilizan 
para activar o desactivar dispositivos como válvulas, motores o lámparas de 
señalización. Se utilizaron Contactores CHNT NC1-18 que se alimentan a 220VAC 
(A1-A2), cuentan con 3 salidas Normalmente Cerradas (L1-T1, L2-T2 y L3-T3) y 1 
salida Normalmente Abierta (13NO-14NO); para aumentar su funcionalidad, se 
agregó un Contactor Auxiliar que añade 2 o 4 salidas adicionales al Contactor, 2 
salidas Normalmente Cerradas (61NC-62NC y 71NC-72NC) y 2 salidas 
Normalmente Abiertas (53NO-54NO y 83NO-84NO). Las salidas del Contactor 
están conectadas a salidas hembra tipo banana de 5mm ubicadas en el soporte 
(Figura 45). 
 
43 
 
Figura 45. Montaje de Contactor con Contactos Auxiliares 
 
Fuente: Autores. 
 
 Relés térmicos. Los Relés Térmicos son elementos industriales de 
protección que se utilizan para activar o desactivar motores de forma segura. Se 
utilizaron Relés Térmicos CHNT NR2-25 que cuentan con 2 salidas auxiliares, 1 
salida Normalmente Cerrada (95-96) y 1 salida Normalmente Abierta (97-98); Las 
salidas del Relé (L1-T1, L2-T2 y L3-T3) se conectan a un Contactor que controla el 
motor que se desea proteger. Las salidas del Relé Térmico están conectadas a 
salidas hembra tipo banana de 5mm ubicadas en el soporte (Figura 71). 
 
44 
 
Figura 46. Montaje del Relé Térmico. 
 
Fuente: Autores. 
 
 Pulsadores normalmente abiertos (no). Los pulsadores normalmente 
abiertos mantienen abierto el circuito al que se conectan, los pulsadores utilizados 
son de contacto, de color verde (Figura 47), y su funcionamiento es inverso al de 
los NC, de modo que el circuito al que se conectan se cierra mientras el pulsador 
está oprimido y se abre al soltar el pulsador. Todos los pulsadores poseen dos 
salidas hembra tipo banana de 5mm que permiten su conexión a través de cables 
con terminales macho tipo banana. 
 
Figura 47. Montaje de Pulsadores Normalmente Abiertos (NO) 
 
Fuente: Autores. 
 
45 
 
 Pulsadores normalmente cerrados (NC). Estos pulsadores mantienen 
cerrado el circuito al que se conectan hasta que son presionados. Se utilizaron dos 
tipos de pulsadores Normalmente Cerrados (Figura 48), los de la parte superior 
son de tipo “Parada de Emergencia” donde al oprimir el botón rojo, el pulsador 
permanece abierto hasta que el botón se gira en sentido de las manecillas del 
reloj; los pulsadores de la parte inferior son de contacto, donde el circuito se 
interrumpe mientras el pulsador está oprimido y cuando se deja de presionar el 
circuito vuelve a su estado original. 
 
Figura 48. Montaje de Pulsadores Normalmente Cerrados (NC). 
 
Fuente. Autores. 
 
 Lámparas de señalización. Las lámparas de señalización son salidas 
luminosas que se utilizan en automatismos industriales para mostrar el estado de 
máquinas o procesos. Las lámparas utilizadas son de color rojo y verde y cuentan 
con dos salidas hembra tipo banana de 5mm que permiten su conexión y control a 
través de cables con terminales macho tipo banana (Figura 49). En las 
señalizaciones, el color rojo se utiliza para indicar una máquina detenida o una 
parada de emergencia provocada por un elemento de protección; el color verde se 
utiliza para indicar una máquina en funcionamiento o la culminación de un ciclo 
que está listo para volver a iniciar. 
 
46 
 
Figura 49. Montaje de Lámparas de Señalización 
 
Fuente: Autores. 
 
 
 
Para el montaje de estos elementos de control eléctrico, se requirió de un capital 
el cual se describe en el siguiente presupuesto. (Tabla 4). 
 
Tabla 3. Presupuesto dispositivos de control eléctrico. 
Presupuesto dispositivos de 
Control Eléctrico 
 
Ítem Nombre Cantidad C/U Total 
1 Relé Térmico Para Contactor Lrd 0.63-1 A Clase 10a 3 $ 54.900 $ 164.700 
2 Contactor Electromagnético 3210 32 Amp 110v O 220v 4 $ 62.500 $ 250.000 
3 Conector auxiliar 4 $ 20.000 $ 80.000 
4 Pulsodores NA 5 $ 9.000 $ 45.000 
5 Pulsodores NC 5 $ 9.000 $ 45.000 
6 Indicador Led, Luz Piloto 110V, Verde/Rojo 6 $ 6.000 $ 36.000 
7 Parada de emergencia rojo cabeza redonda 2 $ 18.000 $ 36.000 
8 Lamina Calibre 12 2 m2 $ 14.000 $ 28.000 
9 Riel omega (Carriel DIN) 5m $ 10.200 $ 60.000 
10 Cable N12 30m $ 1.000 $ 30.000 
11 Conector Tipo Banana Hembra 4mm Rojo/Negro 50 $ 250 $ 125.000 
Total $ 899.700 
Fuente: Autores. 
47 
 
 
 
5.2.4. Propuesta e implementación del PLC portátil 
 
 
Para el banco de pruebas, la Universidad Santo Tomás Seccional Tunja, cuenta 
con un Controlador Programable SIEMENS S7-1200 CPU 1214C (Figura 50), con 
una pantalla de control SIMATIC HMI KTP600 Basic Color DP de 6” (Figura 51), 
una fuente de poder SIMATIC PM1207 con entrada: AC 120V/230V y SALIDA: DC 
24V/2,5A (Figura 52), y un módulo de comunicación Compact Switch Module SCM 
1277 (Figura 53). 
 
Figura 50. Vista General Controlador Programable SIMATIC S7-1200 
 
Fuente: Manual de Sistema PLC S7-1200, V4.2, 09/2016, Pag.28 – SIEMENS. 
 
Figura 51. Vista General Panel Touch HMI KTP600 Basic Color DP de 6” 
 
Fuente: Manual Instrucciones de Servicio SIMATIC HMI, 04/2012, Pag.18 – SIEMENS. 
 
48 
 
 
Figura 52. Vista General Fuente de Alimentación SIMATIC PM1207 
 
Fuente: Catalogo PM1207, Pag.1 – SIEMENS. 
 
Figura 53. Vista General Compact Switch Module SCM 1277 SIMATIC NET 
 
Fuente. Instructivo de Servicio Compact Switch Module SCM 1277, V1.2, Pag.12 – 
SIEMENS. 
 
49 
 
 
Los dispositivos mencionados se encontraban sin conexión entre ellos (figura 54), 
por lo cual se diseñó y fabricó un maletín portátil (Figura 55 - 57), el cual consta de 
2 cajones hechos en lámina de calibre 18 (1.21mm) con unas dimensiones de 30 x 
35 x 21 cm, los cuales se unieron mediante 2 bisagras de 1”, también se le adecuo 
una manija que permite un fácil trasladado, cerrojos de maletín y soportes de 
elevación. 
 
Figura 54. PLC 
 
Fuente: autores 
Figura 55. Construcción maletín portátil 
 
Fuente: Autores. 
50 
 
Figura 56. Distribución PLC en el maletín 
 
Fuente: Autores 
 
 
Figura 57. Maletín Portátil 
 
Fuente: Autores 
 
En la parte lateral izquierda del maletín se colocó la entrada de alimentación de 
110/220 VAC, conectando sus tres terminales: Fase (Color Rojo), Neutro (Color 
Amarillo) y Tierra (Color Negro). Internamente se adaptó un soporte de anclaje 
mediante riel estándar tipo DIN, fijado al maletín portátil mediante dos tornillos de 
3/16” tipo zincado y tuercas de seguridad, para ubicar el controlador lógico 
51 
 
programable (PLC), la fuente de alimentación y el módulo de comunicaciones 
(Figura 58). El riel tipo DIN se ubicó dentro del maletín portátil teniendo en cuenta 
los espacios mínimos recomendados por el fabricante para la refrigeración y el 
cableado de los dispositivos (Figura 59). 
 
Figura 58. Interior del Maletín Portátil 
 
Fuente: Autores 
 
Figura 59. Espacios mínimos para conexión de PLC SIMATIC S7-1200 
 
Fuente. Manual de Sistema PLC S7-1200, V4.2, 09/2016, Pag.57 – SIEMENS. 
 
 
52 
 
Para ubicar las diferentes entradas y salidas del PLC (sistemas de interconexión) 
de forma cómoda dentro del maletín portátil, se proyectó un tablero hecho en 
lámina de calibre 18 (1.21mm) con una superficie de 15 x 28 cm, con terminales 
tipo banana hembra de 15mm, para conectar fácilmente el PLC a los diferentes 
dispositivos de control eléctrico y neumático que se pretende manipular. Para 
optimizar el espacio, se diseñó previamente el tablero en un software CAD, donde 
se ubicaron las entradas y salidas en la parte central, se agregaron switchs de 
entrada en la parte superior y salidas de 120/220 VAC y 24V DC en los costados 
inferiores del tablero (Figura 60). 
 
Figura 60. Tablero de Entradas y Salidas para el PLC al interior del Maletín Portátil 
 
Fuente: Autores 
 
 
Para conectar las distintas entradas y salidas del PLC en el tablero del maletín 
portátil, se tuvo en cuenta el diagrama de cableado provisto porel fabricante 
(Figura 61). En base al diagrama y pensando en la manera más cómoda de 
cablear los distintos dispositivos de control eléctrico y neumático al PLC, se 
conectaron las entradas y salidas de la siguiente manera: 
 
 Entradas digitales: El PLC cuenta con 14 entradas digitales que soportan 
24V DC, el diagrama muestra que las entradas digitales se pueden conectar a un 
voltaje DC mediante interruptores, éste voltaje puede provenir de una fuente (en 
nuestro caso del SIMATIC PM1207) o de sensores digitales; por esta razón, se 
optó por conectar Switchs selectores de dos posiciones que permitan al usuario 
elegir entre una entrada de 24V DC (Posición 1 “ON”) o conectar la entrada 
directamente al terminal tipo banana hembra de 15mm (Posición 2 “OUT”), para 
conectar sensores externos entre la entrada digital seleccionada y el terminal 1M 
(Figura 60). 
 
53 
 
 Entradas analógicas: El PLC cuenta con 2 entradas analógicas que 
permiten leer voltajes DC variables entre 0V y 24V, que pueden provenir de 
sensores externos. Para acceder fácilmente a estas entradas analógicas, se 
conectaron directamente al terminal tipo banana hembra de 15 mm (A0 y A1) para 
poder conectar sensores externos entre la entrada analógica seleccionada y el 
terminal 2 M (Figura 60). 
Figura 61. Diagrama de Cableado para PLC SIMATIC S7-1200 CPU 1214C 
DC/DC/Relé 
 
Fuente. Manual de Sistema PLC S7-1200, V4.2, 09/2016, Pag.1464 – SIEMENS. 
 Salidas digitales: El PLC cuenta con 12 salidas digitales tipo Relé que 
pueden manejar cargas de 24V DC y 110V/220V AC. El diagrama muestra que las 
salidas digitales van conectadas directamente a la carga, por lo cual, se cablearon 
las salidas digitales del PLC a los terminales tipo banana hembra de 15mm para 
conectar sensores externos entre la salida digital seleccionada y el terminal 1L o 
2L, según sea el caso (Figura 60). 
 
 Salidas de potencia: Adicionalmente se implementaron salidas de 
potencia de 120V/220V AC y 24V DC en los costados inferiores del tablero (Figura 
55), provenientes de la entrada de alimentación del tablero (120V/220V AC) y la 
Fuente de Alimentación SIMATIC PM1207 (24V DC), con el fin de facilitar la 
conexión de sensores externos y cargas AC/DC. 
5.2.4.1. Sistema de interconexión 
 
 Tablero de entradas y salidas. El montaje del tablero se realizó en base a 
las distancias contempladas previamente en el diseño CAD (Figura 59), a partir del 
cual se realizaron las perforaciones y se ubicaron las terminales hembra tipo 
banana de 15mm (que soportan 15 Amperios a 200 Voltios) y los Switchs 
selectores de dos posiciones en el tablero (Figura 62). 
54 
 
 
 
Figura 62. Montaje del Tablero de Entradas y Salidas para el PLC 
 
Fuente: Autores 
 
 
Posteriormente se realizó el cableado de los diferentes elementos empleando 
Cable AWG 16 para todas las conexiones; seleccionamos éste calibre de 
conductor porque tiene una capacidad de corriente máxima de 15 Amperios, 
adecuada para las terminales tipo banana hembra de 15mm montadas en el 
tablero (Figura 63). 
 
Figura 63. Cableado del Tablero de Entradas y Salidas para el PLC 
 
Fuente: Autores. 
55 
 
 
 
Se utilizaron distintos colores para diferenciar las entradas y salidas en las 
conexiones; se empleó cable color AZUL para las Entradas Digitales, cable color 
ROJO para las Entradas Analógicas, cable color VERDE para las Salidas 
Digitales, cable color CAFÉ para las conexiones comunes de las Entradas 
Digitales y Analógicas (1M y 2M) y cable color NARANJA para las conexiones 
comunes de las Salidas Digitales (1L y 2L); para las Salidas de Potencia se utilizó 
cable color AMARILLO para el NEUTRO, cable color ROJO para la LINEA, cable 
color CAFÉ para 0V DC y cable color ROJO para 24V DC (Figura 63). 
Después de realizar todo el cableado del tablero (Figura 63), se pudo observar 
que sería un poco difícil acoplar todos los cables al PLC, así que, con el fin de 
distribuir ordenadamente los conductores, se diseñaron “Organizadores”, 
pequeñas piezas que poseen agujeros por donde se insertan los cables y permiten 
organizar de forma sencilla todas las conexiones. Los Organizadores se diseñaron 
en software CAD (Figura 64) y posteriormente se imprimieron en 3D, luego se 
integraron al cableado de modo que mejoraron notablemente el orden del mismo y 
facilitaron la conexión entre el tablero y el PLC (Figura 65). 
Figura 64. Diseño CAD de Organizadores para Cableado de Entradas y Salidas 
del PLC 
 
Fuente: Autores. 
56 
 
Figura 65. Cableado del Tablero de Entradas y Salidas para el PLC con 
Organizadores 
 
Fuente: Autores. 
 
 
Con la organización del cableado, el montaje del tablero está listo para incluirlo al 
maletín portátil, junto con el resto de componentes y elementos de protección. 
 
 
 
5.2.4.2 Montaje de PLC y tablero de interconexión. Para terminar, se realiza el 
respectivo montaje en el maletín portátil del tablero de interconexión y PLC. 
(Figura 66) 
 
57 
 
Figura 66. Tablero de interconexión y PLC 
 
Fuente: Autores. 
 
 
Dentro del maletín portátil se ubican y distribuyen los diferentes dispositivos que lo 
integran; a continuación, se describirán los elementos mostrados en las Figuras 65 
y 71. 
 
58 
 
 
1. PLC. El PLC utilizado, es un Controlador Programable SIEMENS S7-1200 con 
CPU 1214C, 14 Entradas Digitales, 2 Entradas Analógicas, 10 Salidas Digitales 
tipo Relé, Memoria de Trabajo de 100KB y Memoria de Carga de 4MB (Figura 67). 
 
 
Figura 67. Características Técnicas del PLC SIMATIC S7-1200 CPU 1214C 
DC/DC/Relé. 
 
Fuente. Manual de Sistema PLC S7-1200, V4.2, 09/2016, Pag.29 - SIEMENS 
 
 
2. Tablero de interconexión. El tablero se describe a detalle en la sección 
anterior “8.3.1 MONTAJE DEL TABLERO DE ENTRADAS Y SALIDAS”. El tablero 
va anclado al Maletín Portátil mediante cuatro tornillos de 4mm cabeza redonda y 
tuercas de seguridad. 
 
 
3. Fuente de alimentación. La fuente de alimentación utilizada es la SIMATIC 
PM1207 de SIEMENS, que soporta 120V/230V AC en su entrada, y salida de 24V 
DC a 2,5A (Figura 68). La fuente alimenta los diferentes dispositivos que integran 
el banco de pruebas. 
 
Figura 68. Datos Técnicos de la Fuente de Alimentación SIMATIC PM1207 
 
Fuente. Catalogo PM1207, Pag.6 - SIEMENS 
59 
 
4. Módulo de comunicaciones. El Banco de Pruebas incluye un módulo de red 
SCM 1277 SIMATIC de SIEMENS que tiene 4 conectores hembra RJ45 con 
velocidad de 10/100 Mbits/seg, permite construir redes Industriales Ethernet con 
funcionalidad de conmutación (Switching) y se alimenta con 24V DC (Figura 69). 
 
 
Figura 69. Datos Técnicos Switch Module SCM 1277 SIMATIC NET 
 
Fuente. Instructivo de Servicio Compact Switch Module SCM 1277, V1.2, Pag.16 - 
SIEMENS 
 
 
5. Interruptor termo-magnético. Para proteger los diferentes elementos 
conectados en el banco de pruebas, se emplea un interruptor termo-magnético 
monopolar de 230V/400V AC a 16A para riel DIN, que interrumpe la línea en la 
entrada de voltaje 110V/220V AC y protege todos los elementos en caso de 
sobrecarga o cortocircuito. 
 
 
6. Bloque terminal para riel din. Los Bloques Terminales se montan sobre el riel 
DIN y sirven para realizar cableado de manera más ordenada y estética. En el 
banco de pruebas se utilizaron dos bloques, uno para realizar la conexión del 
Neutro, y otro para conectar la Tierra de la Entrada de Voltaje 110V/220V AC que 
alimenta todo el Banco. 
 
 
7. Riel din acoplado al maletín portátil. El riel tipo DIN es un estándar en el 
montaje dispositivos industriales como PLC, Fuentes, Módulos de Comunicación, 
60 
 
Protecciones, Sensores, entre otros, permitiendo acomodar de forma ordenada los 
dispositivos empleados y facilitando su conexión. 
 
 
8. Maletín portátil. Con el fin de facilitar el transporte y protección de los 
diferentes dispositivos utilizados en el Banco de Pruebas, el Maletín Portátil 
garantiza la seguridad e integridad de cada componente y permite movilizar el 
Banco de forma sencilla y

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